Šta je biologija? Biologija je nauka o životu, o živim organizmima koji žive na Zemlji.
Slika 3 sa prezentacije “Nauka” za nastavu biologije na temu "Biologija"
Dimenzije: 720 x 540 piksela, format: jpg. Za besplatno preuzimanje slike čas biologije, kliknite desnim tasterom miša na sliku i kliknite na „Sačuvaj sliku kao...“. Da biste prikazali slike u lekciji, možete besplatno preuzeti cijelu prezentaciju “Science.ppt” sa svim slikama u zip arhivi. Veličina arhive je 471 KB.
Preuzmite prezentacijuBiologija
“Metode istraživanja u biologiji” - Istorija razvoja biologije kao nauke. Planiranje eksperimenta, odabir tehnike. Plan časa: Za rješavanje kojih globalnih problema čovječanstva je potrebno poznavanje biologije? Tema: Granične discipline: Zadatak: Morfologija, anatomija, fiziologija, sistematika, paleontologija. Značenje biologije." Biologija je nauka o životu.
“Naučnik Lomonosov” - Naglasio je važnost istraživanja sjevera morski put, razvoj Sibira. 19. novembar 1711. - 15. april 1765. (53 godine). 10. juna 1741. Otkrića. Razvio je atomske i molekularne koncepte o strukturi materije. Ideje. Isključen flogiston sa liste hemijskih agenasa. Posao. Kao pristalica deizma, on je na prirodne fenomene gledao materijalistički.
"Botaničar Vavilov" - Svesavezni institut za primijenjenu botaniku. Godine 1906. Nikolaj Ivanovič Vavilov. 1924. godine Završile: Babičeva Roksana i Ždanova Ljudmila, učenice 10B razreda. Vavilovljev autoritet kao naučnika i organizatora nauke je rastao. U Mertonu (Engleska), u genetskoj laboratoriji Hortikulturnog instituta. N. I. Vavilov je rođen 26. novembra 1887. godine u Moskvi.
„Projektna aktivnost“ - Alekseeva E.V. Plan predavanja. Nastavnik postaje autor projekta. Pregledajte dodatne resurse. Tehnologija informacionog modela obrazovni proces. Osmišljavanje časa biologije. Projektne aktivnosti. Teorija i praksa. (Projektna metoda). Faze rada nastavnika. Teorija i praksa. Glavni blokovi u projektima.
“Nauka o živoj prirodi” - Dizajn radnih sveska. 3. Biologija - nauka o živoj prirodi. Biologija je nauka o živoj prirodi. Bakterije. Pečurke. Sastoje se od jedne ćelije i nemaju jezgro. Mark Cicero. Biologija proučava žive organizme. Imaju hlorofil i formiraju se na svetlosti organska materija, oslobađajući kiseonik. Pitanje: Šta proučava biologija?
“Matematika u biologiji” - “Identifikacija ravnih stopala.” Čitanje grafikona. Koncept simetrije; Vrste simetrije. Koncept grafa funkcije. Opća biologija, 10. razred. „Zgrada varijantne serije i krivo." Na dodirnim tačkama će biti uši. Krug, ovalni. Postoji općeprihvaćeno gledište prema kojem matematika pripada egzaktne nauke. Proporcionalnost.
U ovoj temi ima ukupno 14 prezentacija
Nauke o životu prate put od velikih do malih. U novije vrijeme biologija je opisivala isključivo vanjske karakteristike životinja, biljaka i bakterija. Molekularna biologija proučava žive organizme na nivou interakcija pojedinačnih molekula. Strukturna biologija - proučava procese u ćelijama na atomskom nivou. Ako želite da naučite kako da “vidite” pojedinačne atome, kako strukturalna biologija funkcioniše i “živi” i koje instrumente koristi, ovo je mesto za vas!
Generalni partner ciklusa je kompanija: najveći dobavljač opreme, reagensa i potrošnog materijala za biološka istraživanja i proizvodnju.
Jedna od glavnih misija Biomolekula je doći do samih korijena. Ne govorimo samo o novim činjenicama koje su istraživači otkrili – govorimo o tome kako su ih otkrili, pokušavamo objasniti principe bioloških tehnika. Kako izvaditi gen iz jednog organizma i ubaciti ga u drugi? Kako možete pratiti sudbinu nekoliko sićušnih molekula u ogromnoj ćeliji? Kako uzbuditi jednu sićušnu grupu neurona u ogromnom mozgu?
I tako smo odlučili da razgovaramo o tome laboratorijske metode sistematičnije, okupiti u jednom dijelu najvažnije, najsavremenije biološke tehnike. Da bi bilo zanimljivije i jasnije, jako smo ilustrovali članke, pa čak i tu i tamo dodali animaciju. Želimo da članci u novoj rubrici budu zanimljivi i razumljivi čak i slučajnom prolazniku. A s druge strane, trebale bi biti toliko detaljne da čak i profesionalac u njima otkrije nešto novo. Metode smo sakupili u 12 velikih grupa i na osnovu njih ćemo napraviti biometodološki kalendar. Pratite novosti!
Zašto je potrebna strukturna biologija?
Kao što znate, biologija je nauka o životu. Pojavila se unutra početkom XIX veka i prvih stotinu godina njegovog postojanja bilo je čisto opisno. Glavni zadatak biologije u to vrijeme smatrao se pronalaženjem i karakterizacijom što više vrsta različitih živih organizama, a nešto kasnije - utvrđivanjem porodičnih odnosa među njima. Vremenom i razvojem drugih oblasti nauke, iz biologije se pojavilo nekoliko grana sa prefiksom „molekularni“: molekularna genetika, molekularna biologija i biohemija - nauke koje proučavaju živa bića na nivou pojedinačnih molekula, a ne na nivou izgled tijela ili relativni položaj njegovih unutrašnjih organa. Konačno, sasvim nedavno (50-ih godina prošlog vijeka) takva oblast znanja kao strukturna biologija- nauka koja proučava procese u živim organizmima na nivou promene prostorna struktura pojedinačnih makromolekula. U suštini, strukturna biologija je na raskrsnici tri razne nauke. Prvo, ovo je biologija, jer nauka proučava žive objekte, drugo, fizika, jer se koristi najširi arsenal fizičkih eksperimentalnih metoda, i treće, hemija, jer je promjena strukture molekula predmet ove posebne discipline.
Strukturna biologija proučava dvije glavne klase spojeva - proteine (glavno “radno tijelo” svih poznatih organizama) i nukleinske kiseline(glavni "informacioni" molekuli). Zahvaljujući strukturnoj biologiji znamo da DNK ima strukturu dvostruke spirale, da tRNA treba biti prikazana kao staro slovo "L", a da ribosom ima veliku i malu podjedinicu koja se sastoji od proteina i RNK u specifičnoj konformaciji.
Globalni cilj strukturna biologija, kao i svaka druga nauka, je „razumjeti kako sve funkcionira“. U kom je obliku presavijen lanac proteina koji uzrokuje diobu stanica, kako se mijenja pakovanje enzima tokom hemijskog procesa koji on provodi, na kojim mjestima dolazi do interakcije hormona rasta i njegovog receptora - pitanja su koja naučni odgovori. Štaviše, poseban cilj je akumulirati toliki obim podataka da se na ova pitanja (o još neproučenom objektu) može odgovoriti na kompjuteru bez pribjegavanja skupom eksperimentu.
Na primjer, morate razumjeti kako funkcionira sistem bioluminiscencije kod crva ili gljiva - dešifrirali su genom, na osnovu ovih podataka pronašli željeni protein i predvidjeli njegovu prostornu strukturu zajedno s mehanizmom rada. Vrijedi, međutim, priznati da su takve metode do sada postojale tek u povojima i da je još uvijek nemoguće precizno predvidjeti strukturu proteina, koji ima samo njegov gen. S druge strane, rezultati strukturalne biologije imaju primjenu u medicini. Kako se mnogi istraživači nadaju, znanje o strukturi biomolekula i mehanizmima njihovog rada omogućit će razvoj novih lijekova na racionalnoj osnovi, a ne metodom pokušaja i grešaka (strogo govoreći, skrining visoke propusnosti), kako se najčešće radi. sad. I ovo nije naučna fantastika: već postoje mnogi lijekovi stvoreni ili optimizirani pomoću strukturalne biologije.
Istorija strukturalne biologije
Istorija strukturne biologije (slika 1) je prilično kratka i počinje ranih 1950-ih, kada su James Watson i Francis Crick, na osnovu podataka Rosalind Franklin o difrakciji rendgenskih zraka na DNK kristalima, sastavili model sada dobrog. poznata dvostruka spirala iz vintage konstrukcionog seta. Nešto ranije, Linus Pauling je izgradio prvi uvjerljivi model spirale, jednog od osnovnih elemenata sekundarna struktura proteini (slika 2).
Pet godina kasnije, 1958. godine, utvrđena je prva struktura proteina na svijetu - mioglobin (protein mišićnih vlakana) kita spermatozoida (slika 3). Izgledala je, naravno, ne tako lijepo kao moderne strukture, ali je to bila značajna prekretnica u razvoju moderne nauke.
Slika 3b. Prva prostorna struktura proteinske molekule. John Kendrew i Max Perutz demonstriraju prostornu strukturu mioglobina, sastavljenu od posebnog konstrukcionog seta.
Deset godina kasnije, 1984-1985, prve strukture su određene spektroskopijom nuklearne magnetne rezonance. Od tog trenutka došlo je do nekoliko ključnih otkrića: 1985. godine dobijena je struktura prvog kompleksa enzima sa njegovim inhibitorom, 1994. godine struktura ATP sintaze, glavne „mašine“ elektrana naših ćelija ( mitohondrija), a već 2000. godine dobijena je prva prostorna struktura „fabrika“ proteina – ribozoma, koji se sastoje od proteina i RNK (slika 6). U 21. veku razvoj strukturalne biologije napredovao je skokovima i granicama, praćen eksplozivnim rastom broja prostorne strukture. Dobivene su strukture mnogih klasa proteina: receptori hormona i citokina, receptori vezani za G-protein, receptori nalik na toll, proteini imunološki sistem i mnogi drugi.
Sa pojavom novih tehnologija snimanja i obrade slika 2010-ih krioelektronska mikroskopija Pojavile su se mnoge složene strukture membranskih proteina super rezolucije. Napredak strukturne biologije nije prošao nezapaženo: dodijeljeno je 14 nagrada za otkrića u ovoj oblasti Nobelove nagrade, od kojih je pet već u 21. veku.
Metode strukturalne biologije
Istraživanja u oblasti strukturne biologije provode se korištenjem nekoliko fizičkih metoda, od kojih samo tri omogućavaju dobivanje prostornih struktura biomolekula pri atomskoj rezoluciji. Metode strukturne biologije zasnivaju se na mjerenju interakcije ispitivane supstance sa različitim vrstama elektromagnetnih talasa ili elementarne čestice. Sve metode zahtijevaju značajna finansijska sredstva - cijena opreme je često nevjerojatna.
Istorijski gledano, prva metoda strukturalne biologije je analiza difrakcije rendgenskih zraka (XRD) (slika 7). Još početkom 20. stoljeća otkriveno je da se korištenjem obrasca difrakcije rendgenskih zraka na kristalima mogu proučavati njihova svojstva – tip ćelijske simetrije, dužina veza između atoma, itd. Ako, međutim, postoje organska jedinjenja, tada je moguće izračunati koordinate atoma, a samim tim i hemijsku i prostornu strukturu ovih molekula. Upravo tako je 1949. dobijena struktura penicilina, a 1953. godine struktura dvostruke spirale DNK.
Čini se da je sve jednostavno, ali postoje nijanse.
Prvo morate nekako nabaviti kristale, a njihova veličina mora biti dovoljno velika (slika 8). Ako je to izvodljivo za ne baš složene molekule (zapamtite kako kristalizira kuhinjska so ili bakar sulfat!), onda je kristalizacija proteina Herkulovski zadatak, što zahtijeva neočiglednu proceduru za pronalaženje optimalnih uslova. Sada se to radi uz pomoć specijalnih robota koji pripremaju i nadziru stotine različitih rješenja u potrazi za "proklijalim" proteinskim kristalima. Međutim, u prvim danima kristalografije, dobijanje proteinskog kristala moglo je potrajati godinama dragocjenog vremena.
Drugo, na osnovu dobijenih podataka („sirovi“ obrasci difrakcije; slika 8), potrebno je „izračunati“ strukturu. Danas je to također rutinski zadatak, ali prije 60 godina, u eri tehnologije lampi i bušenih kartica, daleko od toga nije bilo tako jednostavno.
Treće, čak i kada bi bilo moguće uzgajati kristal, uopće nije potrebno da se odredi prostorna struktura proteina: za to protein mora imati istu strukturu na svim mjestima rešetke, što nije uvijek slučaj. .
I četvrto, kristal je daleko od prirodnog stanja proteina. Proučavanje proteina u kristalima je kao proučavanje ljudi trpanjem njih deset u malu zadimljenu kuhinju: možete otkriti da ljudi imaju ruke, noge i glavu, ali njihovo ponašanje možda neće biti potpuno isto kao u ugodnom okruženju. Međutim, rendgenska difrakcija je najčešća metoda za određivanje prostornih struktura, a 90% PDB sadržaja se dobija ovom metodom.
SAR zahteva moćne izvore rendgenskih zraka - akceleratore elektrona ili lasere slobodnih elektrona (slika 9). Takvi izvori su skupi - nekoliko milijardi američkih dolara - ali obično jedan izvor koriste stotine ili čak hiljade grupa širom svijeta za prilično nominalnu naknadu. U našoj zemlji ne postoje moćni izvori, pa većina naučnika putuje iz Rusije u SAD ili Evropu radi analize dobijenih kristala. Više o ovim romantičnim studijama možete pročitati u članku “ Laboratorija za napredna istraživanja membranskih proteina: od gena do angstroma» .
Kao što je već spomenuto, analiza difrakcije rendgenskih zraka zahtijeva snažan izvor rendgenskog zračenja. Što je izvor moćniji, to kristali mogu biti manji i manje boli će biolozi i genetski inženjeri morati da izdrže pokušavajući da dođu do nesretnih kristala. Rentgensko zračenje se najlakše proizvodi ubrzavanjem snopa elektrona u sinhrotronima ili ciklotronima - ogromnim prstenastim akceleratorima. Kada elektron doživi ubrzanje, on emituje elektromagnetne talase u željenom frekvencijskom opsegu. Nedavno su se pojavili novi izvori zračenja ultra velike snage - laseri sa slobodnim elektronima (XFEL).
Princip rada lasera je prilično jednostavan (slika 9). Najprije se elektroni ubrzavaju do visokih energija pomoću supravodljivih magneta (dužina akceleratora 1-2 km), a zatim prolaze kroz takozvane ondulatore - skupove magneta različitih polariteta.
Slika 9. Princip rada lasera sa slobodnim elektronima. Snop elektrona se ubrzava, prolazi kroz ondulator i emituje gama zrake, koje padaju na biološke uzorke.
Prolazeći kroz ondulator, elektroni počinju periodično odstupati od smjera zraka, doživljavajući ubrzanje i emitirajući rendgensko zračenje. Pošto se svi elektroni kreću na isti način, zračenje se pojačava zbog činjenice da drugi elektroni u snopu počinju da apsorbuju i ponovo emituju rendgenske talase iste frekvencije. Svi elektroni emituju zračenje sinhrono u obliku izuzetno snažnog i vrlo kratkog bljeska (u trajanju manje od 100 femtosekundi). Snaga rendgenskog snopa je toliko velika da jedan kratki bljesak pretvara mali kristal u plazmu (slika 10), ali u tih nekoliko femtosekundi dok je kristal netaknut može se dobiti slika najvišeg kvaliteta zahvaljujući visokom intenzitetu i koherentnosti zraka. Cena takvog lasera je 1,5 milijardi dolara, a u svetu postoje samo četiri takve instalacije (nalaze se u SAD (Sl. 11), Japanu, Koreji i Švajcarskoj). U 2017. godini planirano je puštanje u rad petog - evropskog - lasera, u čijoj je izgradnji učestvovala i Rusija.
Slika 10. Pretvaranje proteina u plazmu za 50 fs pod uticajem laserskog impulsa slobodnih elektrona. Femtosekunda = 1/1000000000000000 dio sekunde.
Koristeći NMR spektroskopiju, utvrđeno je oko 10% prostornih struktura u PDB-u. U Rusiji postoji nekoliko ultra-moćnih osjetljivih NMR spektrometara, koji obavljaju posao svjetske klase. Najveća NMR laboratorija ne samo u Rusiji, već iu čitavom prostoru istočno od Praga i zapadno od Seula, nalazi se u Institutu za bioorgansku hemiju Ruske akademije nauka (Moskva).
NMR spektrometar je divan primjer trijumfa tehnologije nad inteligencijom. Kao što smo već spomenuli, za korištenje metode NMR spektroskopije potrebno je snažno magnetsko polje, pa je srce uređaja supravodljivi magnet – zavojnica napravljena od posebne legure uronjena u tekući helijum (−269 °C). Tečni helijum je potreban za postizanje supravodljivosti. Da bi se spriječilo isparavanje helijuma, oko njega je izgrađen veliki rezervoar tekućeg dušika (-196 °C). Iako je elektromagnet, on ne troši električnu energiju: supravodljivi kalem nema otpor. Međutim, magnet se mora stalno „hraniti“ tečnim helijumom i tečnim azotom (slika 15). Ako ne pratite, doći će do "gašenja": zavojnica će se zagrijati, helijum će eksplozivno ispariti, a uređaj će se slomiti ( cm. video). Također je važno da je polje u uzorku dužine 5 cm izuzetno ujednačeno, pa uređaj sadrži nekoliko desetina malih magneta potrebnih za fino podešavanje magnetsko polje.
Video. Planirano gašenje NMR spektrometra 21.14 Tesla.
Da biste izvršili mjerenja, potreban vam je senzor - posebna zavojnica koja generira elektromagnetno zračenje, i registruje “obrnuti” signal – oscilaciju magnetnog momenta uzorka. Za povećanje osjetljivosti za 2-4 puta, senzor se hladi na temperaturu od -200 °C, čime se eliminiše termalni šum. Da bi to učinili, grade posebnu mašinu - krioplatformu, koja hladi helijum na potrebnu temperaturu i pumpa ga pored detektora.
Postoji čitava grupa metoda koje se oslanjaju na fenomen raspršenja svjetlosti, rendgenskih zraka ili neutronskog snopa. Ove metode, zasnovane na intenzitetu rasipanja zračenja/čestica pod različitim uglovima, omogućavaju određivanje veličine i oblika molekula u rastvoru (slika 16). Rasipanjem se ne može odrediti struktura molekula, ali se može koristiti kao pomoć drugoj metodi, kao što je NMR spektroskopija. Instrumenti za mjerenje raspršenja svjetlosti su relativno jeftini, koštaju "samo" oko 100.000 dolara, dok druge metode zahtijevaju pri ruci akcelerator čestica, koji može proizvesti snop neutrona ili moćan tok rendgenskih zraka.
Druga metoda kojom se struktura ne može odrediti, ali se mogu dobiti neki važni podaci je prijenos energije rezonantne fluorescencije(FRET). Metoda koristi fenomen fluorescencije - sposobnost nekih supstanci da apsorbuju svetlost jedne talasne dužine dok emituju svetlost druge talasne dužine. Možete odabrati par jedinjenja, za jedno od kojih (donor) će svjetlost koja se emituje tokom fluorescencije odgovarati karakterističnoj talasnoj dužini apsorpcije drugog (akceptora). Ozračite donora laserom potrebne talasne dužine i izmjerite fluorescenciju akceptora. Efekat FRET ovisi o udaljenosti između molekula, stoga, ako uvedete donora i akceptora fluorescencije u molekule dva proteina ili različite domene (strukturne jedinice) jednog proteina, možete proučavati interakcije između proteina ili međusobnog dogovora domene u proteinu. Registracija se provodi pomoću optičkog mikroskopa, tako da je FRET jeftina, iako nisko informativna metoda, čija je upotreba povezana s poteškoćama u tumačenju podataka.
Na kraju, ne možemo ne spomenuti „metodu snova“ strukturnih biologa – kompjutersko modeliranje (Sl. 17). Ideja metode je korištenje modernih znanja o strukturi i zakonima ponašanja molekula za simulaciju ponašanja proteina u kompjuterskom modelu. Na primjer, koristeći metodu molekularne dinamike, možete pratiti u realnom vremenu kretanja molekula ili proces "sastavljanja" proteina (preklapanje) s jednim "ali": maksimalno vrijeme koje se može izračunati ne prelazi 1 ms , što je izuzetno kratko, ali istovremeno zahteva kolosalne računske resurse (slika 18). Moguće je proučavati ponašanje sistema u dužem vremenskom periodu, ali to se postiže na račun neprihvatljivog gubitka tačnosti.
Kompjutersko modeliranje se aktivno koristi za analizu prostornih struktura proteina. Koristeći pristajanje, oni traže potencijalne lijekove koji imaju visoku tendenciju interakcije s ciljnim proteinom. Trenutno je tačnost predviđanja još uvijek niska, ali spajanje vam omogućava da značajno suzite raspon potencijala aktivne supstance koje je potrebno testirati da bi se razvio novi lijek.
Glavno polje praktična primjena Rezultati strukturalne biologije su razvoj lijekova ili, kako je to sada moderno reći, drag dizajn. Postoje dva načina da se dizajnira lijek na osnovu strukturnih podataka: možete početi od liganda ili od ciljnog proteina. Ako je već poznato nekoliko lijekova koji djeluju na ciljni protein i dobijene su strukture kompleksa protein-lijek, možete kreirati model “idealnog lijeka” u skladu sa svojstvima veznog “džepića” na površini proteinske molekule, identificirati potrebne karakteristike potencijalnog lijeka i pretražiti među svim poznatim prirodnim i ne tako poznatim spojevima. Čak je moguće izgraditi odnose između strukturnih svojstava lijeka i njegove aktivnosti. Na primjer, ako molekula ima luk na vrhu, tada je njegova aktivnost veća od aktivnosti molekula bez luka. I što je luk više napunjen, lijek bolje djeluje. To znači da od svih poznatih molekula morate pronaći spoj s najvećim nabijenim lukom.
Drugi način je korištenje strukture mete za pretraživanje na računaru jedinjenja koja su potencijalno sposobna za interakciju s njim u na pravom mjestu. U ovom slučaju obično se koristi biblioteka fragmenata - malih komada tvari. Ako nađete nekoliko dobrih fragmenata koji su u interakciji s metom na različitim mjestima, ali blizu jedan drugom, možete napraviti lijek od fragmenata tako što ćete ih "spojiti" zajedno. Postoji mnogo primjera uspješnog razvoja lijekova koristeći strukturnu biologiju. Prvi uspješan slučaj datira iz 1995. godine: tada je odobren za upotrebu dorzolamid, lijek za glaukom.
Opći trend u biološkim istraživanjima sve više naginje ne samo kvalitativnim, već i kvantitativnim opisima prirode. Strukturna biologija je odličan primjer za to. I ima razloga vjerovati da će i dalje koristiti ne samo fundamentalnoj nauci, već i medicini i biotehnologiji.
Kalendar
Na osnovu članaka specijalnog projekta, odlučili smo da napravimo kalendar „12 metoda biologije“ za 2019. godinu. Ovaj članak predstavlja mart.
Književnost
- Bioluminiscencija: Ponovno rođenje;
- Trijumf kompjuterskih metoda: predviđanje strukture proteina;
- Heping Zheng, Katarzyna B Handing, Matthew D Zimmerman, Ivan G Shabalin, Steven C Almo, Wladek Minor. (2015).
Specifičnosti biološkog crtanja za učenike srednjih škola
Biološko crtanje je jedan od općeprihvaćenih alata za proučavanje bioloških objekata i strukture. Postoji mnogo dobrih tehnika koje rješavaju ovaj problem.
Na primjer, u trotomnoj knjizi “Biologija” Greena, Stouta i Taylora formulirana su sljedeća pravila biološkog crtanja.
1. Potrebno je koristiti papir za crtanje odgovarajuće debljine i kvaliteta. Linije olovke treba lako izbrisati s njega.
2. Olovke moraju biti oštre, tvrdoće HB (u našem sistemu - TM), ne obojene.
3. Crtež treba da bude:
– dovoljno velik – što više elemenata čini predmet koji se proučava, to bi crtež trebao biti veći;
– jednostavno – uključuje obrise strukture i druge važne detalje kako bi se prikazala lokacija i odnos pojedinačnih elemenata;
– nacrtano tankim i jasnim linijama – svaka linija mora biti osmišljena, a zatim povučena bez podizanja olovke sa papira; ne šrafirati ili farbati;
– natpisi treba da budu što je moguće potpuniji, linije koje dolaze od njih ne treba da se ukrštaju; Ostavite prostor oko crteža za potpise.
4. Napravite dva crteža ako je potrebno: šematski crtež, koji prikazuje glavne karakteristike i detaljan crtež malih dijelova. Na primjer, pri malom uvećanju nacrtajte plan presjek biljke, a pri velikom povećanju - detaljnu strukturu ćelija (veliki nacrtani dio slike je ocrtan na planu klinom ili kvadratom).
5. Treba crtati samo ono što stvarno vidite, a ne ono što mislite da vidite, i, naravno, ne kopirajte crtež iz knjige.
6. Svaki crtež mora imati naslov, naznaku povećanja i projekcije uzorka.
Stranica iz knjige "Uvod u zoologiju" (njemačko izdanje) kasno XIX vijek)
Na prvi pogled, prilično je jednostavno i ne izaziva nikakve zamjerke. Ipak, morali smo da preispitamo neke teze. Činjenica je da autori ovakvih priručnika razmatraju specifičnosti biološkog crtanja već na nivou instituta ili viših razreda specijalnih škola, a njihove preporuke su upućene prilično odraslim ljudima sa (već) analitičkim načinom razmišljanja. U srednjem (6–8.) razredu – i običnim i biološkim – stvari nisu tako jednostavne.
Vrlo često se laboratorijske skice pretvaraju u međusobnu “muku”. Ružni i nerazumljivi crteži se ne sviđaju ni samoj djeci - jednostavno još ne znaju crtati - ni učiteljici - jer ti detalji konstrukcije, zbog kojih je sve i počelo, većini djece vrlo često nedostaju. Samo se umjetnički nadarena djeca dobro nose s takvim zadacima (i nemojte ih mrziti!). Ukratko, problem je što objekata ima, ali nema adekvatne tehnologije. Inače, nastavnici likovne kulture se ponekad suočavaju sa suprotnim problemom - posjeduju tehniku i teško je odabrati predmete. Možda bi se trebali ujediniti?
U 57. moskovskoj školi u kojoj radim već dugo postoji i nastavlja se razvijati integrisani kurs biološkog crtanja u srednjim razredima u kojem nastavnici biologije i crtanja rade u paru. Razvili smo mnoge zanimljivih projekata. Njihovi rezultati su više puta izlagani u moskovskim muzejima - Zoološkom Moskovskom državnom univerzitetu, Paleontološkom, Darvinovom i na raznim festivalima dečijeg stvaralaštva. Ali najvažnije je da obična djeca, koja nisu odabrana ni za likovnu ni za biologiju, sa zadovoljstvom izvršavaju ove projektne zadatke, ponosna su na svoje radove i, kako nam se čini, počinju mnogo pažljivije zaviriti u živi svijet. i promišljeno. Naravno, nema svaka škola mogućnost da nastavnici biologije i likovne kulture rade zajedno, ali neki od naših saznanja će vjerovatno biti zanimljivi i korisni, čak i ako radite samo u okviru programa biologije.
Motivacija: emocije su na prvom mjestu
Naravno, crtamo kako bismo bolje učili i razumjeli strukturne karakteristike, upoznati se sa raznovrsnošću organizama koje proučavamo na času. No, bez obzira koji zadatak date, zapamtite da je vrlo važno da djeca ovog uzrasta budu emocionalno zarobljena ljepotom i svrhovitošću predmeta prije početka rada. Pokušavamo započeti rad na novom projektu sa svijetlim utiscima. Najbolji način da to učinite je ili kratki video fragment ili mali (ne više od 7-10!) izbor slajdova. Naši komentari usmjereni su na neobičnost, ljepotu, nevjerovatnost objekata, čak i ako je riječ o nečem običnom: na primjer, zimske siluete drveća pri proučavanju grananja izdanaka - mogu biti ili smrznute i podsjećaju na korale, ili naglašeno grafičke - crne na belom snegu. Ovaj uvod ne mora biti dug – samo nekoliko minuta, ali je veoma važan za motivaciju.
Napredak rada: analitička konstrukcija
Zatim prelazite na izjavu o zadatku. Ovdje je važno prvo istaknuti one strukturne karakteristike koje određuju izgled objekta i pokazuju njihovo biološko značenje. Naravno, sve ovo mora biti zapisano na tabli i zapisano u svesku. Zapravo, sada ste učenicima postavili radni zadatak – da vide i prikažu.
A zatim, na drugoj polovini ploče, opisujete faze izrade crteža, dopunjujući ih dijagramima, tj. skicirati metodologiju i redoslijed rada. U suštini, sami brzo obavite zadatak pred djecom, držeći čitav niz pomoćnih i međukonstrukcija na tabli.
U ovoj fazi je vrlo dobro pokazati djeci dovršene crteže bilo umjetnika koji su prikazivali iste predmete, bilo uspješne radove prethodnih učenika. Neophodno je stalno naglašavati da je dobar i lijep biološki crtež u suštini istraživanje – tj. odgovorite na pitanje kako predmet radi i s vremenom naučite djecu da sama formulišu ova pitanja.
Proporcije, pomoćne linije, detalji, sugestivna pitanjaIzrada crteža - i proučavanje objekta! – počinjete tako što ćete odrediti njegove proporcije: omjer dužine i širine, dijelova prema cjelini, pazeći da format crteža postavite prilično kruto. Format će automatski odrediti nivo detalja: on će nestati u malom veliki broj detalji, veliki će zahtijevati zasićenje detaljima i, samim tim, više vremena za rad. Razmislite unaprijed šta vam je važnije u svakom konkretnom slučaju.
1) nacrtati osu simetrije;
2) napravite dva para simetričnih pravougaonika - za gornja i donja krila (na primjer, vilin konjic), prvo odredite njihove proporcije;
3) uklopiti zakrivljene linije krila u ove pravougaonike
Rice. 1. 7. razred. Tema: "Redovi insekata." Tinta, olovka na olovci, od satena
(Sjećam se jedne smiješne, tužne i obične priče koja se dogodila kada sam prvi put radio ovaj posao. Dječak iz sedmog razreda prvi je shvatio riječ "uklopi" kao da se lako uklapa i nacrtao je krive krugove unutar pravokutnika - sva četiri različita !Onda je, nakon mog nagovještaja, šta da uklopi - znači dodirivanje pomoćnih linija, donio je leptira sa pravokutnim krilima, samo malo zaglađenim na uglovima. I tek tada sam pomislio da mu objasnim da upisana kriva dodiruje svaku stranu pravougaonik samo u jednoj tački. I morali smo ponovo da radimo crtež...)
4) ... Ova tačka se može nalaziti na sredini stranice ili na udaljenosti od jedne trećine od ugla, i to također treba odrediti!
Ali kako je bio srećan kada je njegov crtež dospeo na školsku izložbu – po prvi put – uspeo je! A sada objašnjavam sve faze naše muke s njim u opisu „Napretka rada“.
Daljnji detalji crteža vode nas do rasprave o biološkom značenju mnogih karakteristika objekta. Nastavljajući primjer s krilima insekata (slika 2), raspravljamo o tome šta su vene, kako su strukturirane, zašto se nužno spajaju u jednu mrežu, kako se priroda venacije razlikuje kod insekata različitih sistematskih grupa (na primjer, u drevnim i novih krilatih insekata), zašto je krajnja vena prednjih krila zadebljana itd. I pokušajte većinu svojih uputa dati u obliku pitanja na koja djeca trebaju pronaći odgovore.
Rice. 2. "Vilini konjic i mravlji lav." 7. razred, tema "Redovi insekata." Tinta, olovka na olovci, od satena
Usput, pokušajte odabrati više objekata iste vrste, dajući djeci priliku da biraju. Na kraju aktivnosti, razred će vidjeti kako biološku raznolikost grupe tako i bitnu zajedničke karakteristike strukture, i, konačno, različite sposobnosti crtanja kod djece neće biti toliko bitne.
Nažalost, nije uvijek dostupno školski učitelj postoji dovoljan broj različitih objekata iste grupe. Možda će vam naše iskustvo biti korisno: u grupnom učenju prvo pravimo frontalni crtež lako dostupnog predmeta iz života, a zatim individualno – crteže raznih predmeta sa fotografija ili čak iz crteža profesionalnih umjetnika.
Rice. 3. Škampi. 7. razred, tema “Rakovi”. Olovka, iz života
Na primjer, u temi "Rakovi" u laboratorijskom radu " Eksterna struktura rakovi" svi prvo crtamo škampe (umjesto rakova) kupljene smrznute u trgovini (sl. 3), a zatim, nakon odgledanog kratkog video klipa, pojedinačno - različite planktonske larve rakova (slika 4) prikazane u "Životi životinja ": na velikim (A3) listovima, tonirani vodenim bojama u hladnim sivim, plavim, zelenkastim tonovima; kreda ili bijeli gvaš, razrađujući fine detalje mastilom i olovkom. (Kada objašnjavamo kako prenijeti prozirnost planktonskih rakova, možemo ponuditi najjednostavniji model - staklenu teglu u kojoj se nalazi neki predmet.)
|
|
Rice. 4. Plankton. 7. razred, tema “Rakovi”. Toniran papir (A3 format), kreda ili bijeli gvaš, crno mastilo, od satena
U 8. razredu, prilikom proučavanja ribe, u laboratorijskom radu „Spoljna građa koštane ribe“ prvo crtamo običnog žohara, a zatim djeca vodenim bojama crtaju predstavnike različitih redova riba iz veličanstvenih tablica boja „Komercijalne ribe“. ” koje imamo u školi.
Rice. 5. Kostur žabe. 8. razred, tema “Vozemci”. Olovka, sa edukativnom pripremom
Kada proučavate vodozemce, prvo - laboratorijski rad„Struktura skeleta žabe“, crtež jednostavnom olovkom (slika 5). Zatim, nakon gledanja kratkog video fragmenta, akvarel crtež raznih egzotičnih žaba - penjačica za listove itd. (Kopirali smo iz kalendara sa visokokvalitetnim fotografijama, srećom, sada nisu neuobičajene.)
Uz ovu shemu, prilično dosadni crteži istog objekta olovkom doživljavaju se kao normalna pripremna faza za svijetle i pojedinačne radove.
Jednako važno: tehnologija
Izbor tehnologije je veoma važan za uspješan završetak posla. U klasičnoj verziji, trebali biste uzeti običnu olovku i bijeli papir, ali... . Naše iskustvo govori da će iz ugla djece takav crtež izgledati nedovršeno i da će oni ostati nezadovoljni radom.
U međuvremenu, dovoljno je napraviti skicu olovkom tintom, pa čak i uzeti tonirani papir (često koristimo papir u boji za štampače) - i rezultat će se percipirati potpuno drugačije (sl. 6, 7). Osjećaj nedorečenosti često stvara nedostatak detaljne pozadine, a najlakši način za rješavanje ovog problema je uz pomoć toniranog papira. Osim toga, koristeći običnu kredu ili bijelu olovku, možete gotovo trenutno postići efekat odsjaja ili prozirnosti, koji je često potreban.
Rice. 6. Radiolarija. 7. razred, tema „Najjednostavnije“. Toniran papir (format A3) za vodene boje (s grubom teksturom), tuš, pastel ili kreda, od satena
Rice. 7. Pčela. 7. razred, tema "Redovi insekata." Tinta, olovka na olovci, volumen - kistom i razrijeđenom tintom, fini detalji olovkom, od satena
Ako vam je teško organizirati rad s maskarom, koristite mekane crne olovke ili valjke (u najgorem slučaju, gel olovke) - daju isti efekat (sl. 8, 9). Kada koristite ovu tehniku, obavezno pokažite koliko informacija dajete koristeći linije različite debljine i pritiska – kako da biste istakli najvažnije stvari, tako i da biste stvorili efekat volumena (prednjeg plana i pozadine). Također možete koristiti umjereno do lagano sjenčanje.
Rice. 8. Zob. 6. razred, tema „Raznolikost cvjetnica, porodica žitarica“. Tinta, tonirani papir, iz herbarija
Rice. 9. Preslica i mahovina. 6. razred, tema „Biljke koje nose spore“. Tinta, bijeli papir, iz herbarija
Osim toga, za razliku od klasičnih naučnih crteža, rad često radimo u boji ili koristimo svetlo toniranje da označimo volumen (slika 10).
Rice. 10. Zglob lakta. 9. razred, tema "Mišićno-koštani sistem." Olovka, od gipsa
Isprobali smo mnoge tehnike boja - akvarel, gvaš, pastel i na kraju smo se odlučili na mekane olovke u boji, ali uvijek na grubi papir. Ako odlučite isprobati ovu tehniku, morate imati na umu nekoliko važnih stvari.
1. Birajte meke, kvalitetne olovke dobre kompanije, kao što je Kohinoor, ali nemojte djeci davati široku paletu boja (dovoljno osnovnih): u ovom slučaju obično pokušavaju odabrati gotovu boju, koja od kurs ne uspijeva. Pokažite kako postići pravu nijansu miješanjem 2-3 boje. Da bi to učinili, trebaju raditi s paletom - komadom papira na kojem odabiru željene kombinacije i pritisak.
2. Grubi papir će znatno olakšati zadatak korištenja slabih i jakih boja.
3. Lagani kratki potezi trebali bi, takoreći, oblikovati oblik predmeta: tj. ponovite glavne linije (a ne boju, suprotno obliku i konturama).
4. Tada su vam potrebni završni detalji, bogati i jaki, kada su prave boje već odabrane. Često je vrijedno dodati naglaske, što će uvelike oživjeti crtež. Najjednostavnije je koristiti običnu kredu (na toniranom papiru) ili meku gumicu (na bijelom papiru). Usput, ako koristite labave tehnike - kredu ili pastel - onda možete popraviti rad lakom za kosu.
Kada savladate ovu tehniku, moći ćete da je koristite u prirodi, ako nemate dovoljno vremena, bukvalno „na koljenima“ (samo ne zaboravite na tablete – dovoljan je komad kartona za pakovanje!).
I, naravno, za uspjeh našeg rada svakako organiziramo izložbe – nekad u učionici, nekad u školskim hodnicima. Često se dječji izvještaji na istu temu tempiraju da se poklope s izložbom – kako usmeno, tako i pismeno. Sve u svemu, takav projekat ostavlja vama i djeci osjećaj velikog i lijepog posla za koji se vrijedi pripremiti. Vjerojatno, uz kontakt i obostrani interes s nastavnikom likovne kulture, možete započeti rad na nastavi biologije: analitičku pripremnu fazu proučavanja predmeta, kreiranje skice olovkom i završiti je u tehnici koju ste zajedno odabrali - na njegovim lekcijama.
Evo primjera. Botanika, tema "Bijeg - struktura pupoljaka, grananja, izdanka." U prvom planu je velika grana sa pupoljcima, u pozadini su siluete drveća ili grmlja na pozadini bijelog snijega i crnog neba. Tehnika: crno mastilo, bijeli papir. Grane - iz života, siluete drveća - sa fotografija ili crteža iz knjiga. Naslov je “Drveće zimi” ili “Zimski pejzaž”.
Još jedan primjer. Prilikom proučavanja teme “Redovi insekata” radimo kratak rad na temu “Oblik i volumen buba”. Bilo koja tehnika koja prenosi svjetlo i sjenu i naglaske (akvarel, tuš s vodom, kist), ali jednobojna, kako ne bi bila ometena od ispitivanja i prikazivanja forme (sl. 11). Bolje je razraditi detalje olovkom ili gel olovkom (ako koristite lupu, noge i glava će ispasti bolje).
Rice. 11. Bube. Tinta, olovka na olovci, volumen - kistom i razrijeđenom tintom, fini detalji olovkom, od satena
Dovoljna su 1-2 prekrasna rada u četvrtini - a crtanje živog bića oduševit će sve učesnike ovog teškog procesa.
